【物理碰碰车】望远镜的种类
望远镜分折射式和反射式两种，折射式望远镜一般用于野外考察、观看表演和军事观察等；反射式望远镜常常用于天文台观察天体。世界上最大的无线电望远镜直径为1.000英尺，呈碗状，随着地球的转动来扫描天空。最大的反射式望远镜有十几层楼那么高，仅镜口直径就达6米，能够看到100亿光年的几十亿颗星星。一般来说望远镜的性能主要由以下几个方面来反映：有效口径和相对口径、放大率、集光力、分辨率、极限量、视场。
钻石鉴定师的“火眼金睛”
钻石鉴定师是一个神秘的职业，据说只要看一眼钻石就可以鉴定出真假，他们究竟是如何练就“火眼金睛”的呢？
张叔叔准备向女朋友求婚，他想给爱人一样礼物来代表自己的心意。左思右想之后，他还是决定去商场买个钻戒。
钻石代表着高贵，价格不菲，张叔叔听说市面上有很多假钻石，于是，他叫上了高中的同学一起去挑选钻戒。这位同学是一位宝石鉴定师，他们去商店的路上，这位同学一直在向张叔叔介绍钻石的知识以及如何辨别真假钻石。
他说：“钻石又叫‘金刚石’，事实上它的成分和煤一样，都是碳元素组成的。但是，只有在高压下，碳才会变成金刚石，所以天然金刚石极为稀少。现在人们已经可以人为制造高压环境，所以可以用人工方法制成小颗粒钻石。”
“人们最感兴趣的就是钻石的光学魅力。在阳光下，它光芒四射，面面生辉；夜晚没有光的照耀，任何东西都失去了光彩，但钻石依然熠熠放光。其实，天然钻石并没有这么好看，只有经过打磨之后它才会熠熠生辉。例如有一种钻石样式，它有50多个棱边。英王权杖上的一颗钻石有74个棱面。”
这位同学接着说：“磨这么多的棱边不仅是赋予金刚石美丽的外形，其中还有许多光学秘密。把普通玻璃磨成这种形状就不会产生这样的效果，这是因为钻石对光的折射率在所有透明物质中名列榜首。当光线从一种介质进入另一种介质的时候，由于在两种介质中的传播速度不同就会发生折射。折射率大的物质，不仅能把光线折射一个大角度，而且很容易出现全反射现象。实际上，钻石的魅力都源于它的全反射能力。”这位同学分析道。
“夜晚，即使屋子里没有光，外面的光线也可以被钻石众多的棱面反射，同时它的折射率很大，可以把光折射到与入射光完全不同的方向。此时你会看到它发出的光闪闪发亮，但却找不到光源，大家就会感到它十分神秘，就像自己能够发光一样。如果把钻石带在身上，随着身体的移动，反射和折射的光线变化莫测，色彩也随之不断地变化，光芒闪烁会更加迷人。”听完同学的这一段分析后，张叔叔终于明白该怎样辨别真假钻石。大家明白了吗？
【物理碰碰车】
钻石的神秘光芒是如何形成的
从物理角度来看，钻石的神秘光芒主要来自于它的全反射。全反射就是光从折射率大的介质中射到折射率小的介质中时，没有折射光透出来，而是全部被反射回原介质中的现象。
光遇到钻石的时候，有一部分光被钻石的断面反射回空气中，这部分是反射光；另一部分光则进入钻石中，这些是折射光，这部分折射光就进入了折射率大的介质中。此时进入钻石内的光会发生全反射，不会再进入空气中。此时钻石表面的反射光线以及在钻石内发生全反射的光线就会交错在一起，让人感到钻石的光芒变幻莫测、神秘无比。
鱼儿杯中游
把筷子放在水中，由于折射现象，筷子会给人一种折断的感觉。如果把一条形似小鱼的物品嵌入杯中，又会有什么奇妙的事情出现呢？
宋代的时候，徐州有个官员叫陈皋，他经常去乡下微服私访，巡查民情。有一天，他走在乡间的田野上，看到几个农夫凑在一起，好像在分什么东西。他走过去一瞧，原来是这几个农夫在开荒种田时，挖出了一座无名的坟墓。
农夫们把一些值钱的东西分了之后，把其他的陪葬品都扔到了一边。陈皋凑近看了看，有几只破碗和一个像酒杯一样的东西。那个杯子造型十分精美，陈皋越看越喜欢，就把那个“酒杯”捡起来，带回了家，刷洗干净，放在书桌上。
第二天，他拿着这个“酒杯”去池边盛水。写公文时，突然间发现杯中好像有条一寸长的小鲫鱼游来游去，十分可爱。他暗暗想到：八成是刚才到池边取水的时候，鱼儿自己游进来的。写完公文之后，他又看到了那条小鱼。“为什么不放到小缸里养起来呢？”于是他顺手拿来一个白色的缸，把鱼倒进去。
奇怪的事情发生了，缸里没倒进鱼去，再看那杯子，也已经空空如也，没有鱼了。“难道是我眼花了吗？”带着疑惑他又去取水，结果，那条活泼可爱的小鲫鱼又出现在杯中。他用手去捉，什么也没捞到。他心想：这真是件宝物！他对这杯子爱不释手，忙完公务，他就不断地盛水、倒水、盛水、倒水，一天能看上十几次。
有一次，有个管水利的官员来看望陈皋，他们曾一同观赏了这件宝物，但是谁也没有参透其中的奥妙。
事实上，这件宝物就是利用了光的折射原理，不过这种折射是通过凸透镜成像来实现的。杯子的下面藏了一只制作精巧的鲫鱼，用细细的弹簧将它挂在杯底，轻微的振动就能让它晃动，就像在游动一样。在小鱼的上面镶嵌一个小型的凸透镜，而小鱼的位置在凸透镜的焦点之外。这时人看杯底，小鱼成的像在人眼这边，但是由于光线微弱，而且人的眼睛很难凑巧停留在凸透镜的成像位置，所以基本上看不到杯底的小鱼。如果在杯中倒上水，此时水相当于一个凹透镜。加了凹透镜的凸透镜，它的焦点会变远。所以尽管小鱼的位置不变，但它就处于焦点以内了。这时的情况就和放大镜看东西是一样的，此时小鱼成的像就和小鱼在同一侧，而且是放大的正立的虚像。
在不了解这么多科学道理的时候，我们的祖先就已经制作出了如此精美的物品，他们的探索精神真是值得我们学习。
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凸透镜成像类型
凸透镜是中央部分比较厚的透镜，主要包括双凸、平凸和凹凸等形式。我们经常接触的放大镜是双凸形的。薄凸透镜有会聚作用，较厚的凸透镜则有望远、发散和会聚的作用。
凸透镜成的像主要有两种，一种是实像，一种是虚像。由实际光线会聚成的像，称为“实像”，能用光屏承接；反之则称为“虚像”，只能用眼睛来感觉。实像都是倒立的，虚像都是正立的。当物距在一倍焦距以内时，得到正立、放大的虚像；在一倍焦距到二倍焦距之间，得到倒立、放大的实像；在二倍焦距以外，则得到倒立、缩小的实像。
水能灭火，亦能生火
提到灭火，我们首先想到的一定是水，对不对？其实，水不光能灭火，还能生火。下面咱们就跟着探险队长去学学用水生火的绝招！
这个探险队去雪山探险，队员们在冰天雪地中步行，虽然有阳光的照射，四周也充满了光亮，但是大家却依然感觉到寒冷。一个探险队员拿出温度计测了一下，气温在-48℃。
中午的时候，探险队找了一块平地准备做午饭。“不好了，打火机丢了！”正要生火做饭的
队员罗斯特惊叫起来。这是整个探险队仅剩的一件生火用具。
“要是有个放大镜就好了，用阳光取火一定能成功。”另一个队员希鲁克林说道。
“让我好好想想，我们一定能想到办法解决这个问题的。”队长沉着冷静地说。
“我们还能有什么办法？四周都是冰，用它们灭火倒是好材料，生火还是省省吧！要不我们生吃鹿肉吧。”希鲁克林已经饥不择食了。
罗斯特忽然兴奋起来，他说：“对了，我记得有本小说这样写道，主人公取下两个手表的玻璃表盖，中间盛上水，周围用胶布粘好，不让它漏水，就制成了一个凸透镜。在阳光下聚焦，能把火绒点燃。我们是不是试试呢？”罗斯特说。
队长说：“其实这个办法不可取，因为水能挡住太阳光的大部分热量，在聚焦点上是很难点
燃的，不过，我们不妨用冰来点火试试。”
“什么？我没听错吧？不是说，冰和火不能在同一个炉子里吗？”希鲁克林大声喊道。
“这次，就让它来个冰炭同炉！”队长满怀信心。
队长让希鲁克林去凿一块淡水结成的冰，越透明的越好。不一会儿希鲁克林就搬来一块长
宽各有20厘米的冰块。队长用小刀仔细地把它刮成凸透镜的样子，又用皮手套摩擦冰块的凸面，给它抛光。
然后队长将冰透镜对着太阳，聚焦阳光。在那样冷的环境，不必担心冰透镜会熔化。阳光经过透镜的折射，在下面不远处聚成了一个很亮的光点，这里温度极高。队员们马上在光点处放上了纸片，不到半分钟，纸片就燃烧起来了。不一会儿，他们就吃上了热气腾腾的熟肉。
其实用冰生火这个现象并不难解释，它和我们在阳光下玩放大镜点燃纸片是一样的，只不过，这个放大镜是用冰做的。
【物理碰碰车】
世界上最早的冰透镜
世界上最早的冰透镜出现在中国。西汉时期的著作《淮南万毕术》中明确记载了这样的事情：
“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”意思就是说把冰削成圆球状，举起来对着太阳，然后把艾草编成的草绳放在镜下的阳光聚焦点上，过不了多久，艾草就被点燃了。这说明，最晚在西汉时中国就出现了冰透镜，至今已经有两千年了。考古学家认为，在先秦的时候可能就已经有了冰透镜取火的奇闻。
戏弄旅人的沙漠魔鬼
你口干舌燥地跋涉在沙漠中，忽然前面出现了一片湖泊，你兴奋地朝着湖泊跑去，却发现无论怎么走，湖泊总是离自己那么遥远。其实，那根本不是什么湖泊，你被“沙漠魔鬼”戏弄啦！
20世纪90年代的一天，一辆汽车在茫茫的大西北戈壁中奔驰，一望无际的沙丘和单调的景物使人昏昏欲睡。突然，一个乘车的人对着窗外大喊：“快看，前面有一片湖泊！”这时候是上午9点55分。听到这声欢呼，人们立刻把头转向窗口，远方确实有一片蓝色的水泽，随着汽车的行驶不断地变换着位置，车里的人似乎感受到了一丝凉意。
10点14分，淡蓝色的湖泊移到了正西方向，并奇迹般地从水泽里幻化出一座座白色的大楼，好像是迎接远方的客人到来。但是驱车邻近这个水域时，这片诱人的水泽就消失了。
车上的人们感到很神奇，纷纷请教车上同行的教授。这位教授为大家解释了这种奇怪的自然现象。他说：“这种现象就是‘海市蜃楼’，不过在沙漠中发生的还有个具体的名字叫做‘沙海蜃楼’。过去，大家不知道这种科学道理，都说这是沙漠里的魔鬼戏弄疲劳旅客的小把戏。”接着这位教授又给大家讲了另外一个“海市蜃楼”的例子。就在他们去沙漠中的前几天，安徽省巢湖市的市区突然看到了巢湖的宝岛——佬山。平时佬山在巢湖市是看不见的，那天奇迹般地出现在市民的眼前，人们都惊奇不已。
老教授接着说：“海市蜃楼是一种罕见的光学现象，一般人是很少能有这种眼福，有的一辈子都见不到一次。在晒热的柏油马路上也可能看到蜃楼。在炎热的日子里，顶着烈日沿着马路向前走的时候，你可能会发现马路尽头水汪汪一片，就好像洒水车刚刚洒过水一样，这会让你感觉到一丝凉意。甚至你还能在水面上还映出了汽车和行人的倒影。但是当你快步向他走去时，你会发现那片水塘竟然消失了，或者可能移到了更远的地方。这就是‘马路蜃楼’。这个原理与“海市蜃楼”和“沙海蜃楼”是一样的。”
其实蜃景是热空气耍的光学把戏。在炎热的阳光照射下，黑色的柏油路面会吸收大量热量，此时地面的周围就形成了一个热空气层，而上层的空气仍然是冷的，此时空气实际上就相当于两种介质，光在传播过程中会在这里发生折射。大家看到的沙海蜃楼就是远处景物的光传播到这里的时候进入了热空气介质中，折射后的光线再进入人眼，这些景物就仿佛近在眼前一样。
知道了蜃楼发生的原理，下次在沙漠中看到绿洲的时候，一定要分清真假之后再朝着它前进，千万不要被“沙漠魔鬼”骗了哦！
【物理碰碰车】
人间仙境——蓬莱
自从秦汉以来，上至帝王下至平民都相信在蔚蓝的大海上，漂浮着几座迷人的岛屿，那里琼楼玉宇，美乐飘飘。如今，有关仙山的传说都已经推翻，科学家证明那只是“海市蜃楼”。不过，人们对那种无忧无虑的状态，以及如仙界般的美景一直心存向往。
想要看到仙界的美景，山东的蓬莱是最好的选择。这里是中国出现“海市蜃楼”现象最多的地方。出现海市蜃楼时，岛屿、山峦和城市都出现在空中，街上的行人依稀可见，所有这一切笼罩在一片迷雾中，美不胜收。多次出现的“海市蜃楼”奇观让蓬莱拥有了“人间仙境”的美誉。
光线大逃亡：光的散射
拉曼的疑惑
形容海水的时候大家都会说湛蓝的海水，可是你知道为什么吗？海水为什么是蓝色而不是红色的呢？这当然不是因为大海喜欢蓝色。你想知道答案吗？我们去看一看百年前的孩子得到的是什么样的答案。
20世纪初的一天，一艘轮船正航行在广阔的海面上。甲板上，一个小男孩问他的妈妈：“大海为什么是蓝色的？”“这——”母亲无言以对，只好求助于船上的一位印度科学家——拉曼。拉曼告诉男孩：“因为海水反射了天空的颜色。”这是当时所有人都同意的说法，由英国物理学家瑞利勋爵提出。但拉曼是个爱思考的人，他总觉得这个答案不那么准确。